СПОСОБ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКОЙ МАГНИТНЫМ КОЛЛОИДОМ Российский патент 2013 года по МПК C22B11/00 B03C1/01 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть наиболее эффективно использовано при переработке измельченных руд, содержащих малые количества ценного минерала, представленного мелкими и тонкими частицами, в частности руд золота.

Известен способ использования магнитных частиц совместно с неорганическими коагулянтами и органическими флокулянтами для очистки воды от растворенных и взвешенных загрязнений. Использование магнитных частиц с последующим наложением магнитного поля позволяет значительно ускорить осаждение флоккул за счет их укрупнения и намагничивания (О.М. Urbain, and W.R. Stemen, U.S.Patent No.2,232,294, Feb.18, 1941).

Известен способ (С. de Latour, J.A.W.W.A., 68, 325, 443, 498, 1976), заключающийся в использовании высокоградиентной магнитной сепарации для выделения магнетита, нагруженного загрязнениями, для очистки воды от взвешенных частиц, бактерий, растворенных фосфатов.

Недостатком выше предложенных способов является то, что магнетит, применяемый в процессе как носитель, недостаточно прочно закрепляют загрязнения, которые в результате перемешивания с пульпой имеют свойство отделяться.

Наибольшая эффективность магнитных носителей обеспечивается при химической функционализации их поверхности, повышающей ее сорбционную активность и сродство к желаемым типам загрязнений. Наибольшая гибкость, при такой функционализации, обеспечиваются при коллоидной крупности частиц. В этом случае магнитные коллоидные частицы могут играть роль носителя, если на них происходит сорбция ионов или небольших молекул, либо выполнять функцию омагничивающего агента, который закрепляется па поверхности относительно крупных частиц, придавая им магнитные свойства. При использовании коллоидных частиц как носителей, повышенная эффективность обеспечивается также за счет большой удельной поверхности магнитного коллоида.

Наиболее близким к предлагаемому способу, по совокупности существенных признаков, является способ разделения полезных ископаемых, использующий магнитные методы, включающий диспергирование исходного сырья в водной среде, смешивание пульпы с водной дисперсией, содержащей магнитные частицы коллоидного размера, обработку полученной смеси в магнитном поле для извлечения концентрата ценного минерала (U.S. Patents 4, 225, 425 and 426, September 30, 1980).

К недостаткам ближайшего аналога следует отнести следующее: водная дисперсия, содержащая магнитные частицы имеет свойство недостаточно крепко закрепляться на поверхности минерала, в следствии чего при перемешивании магнитные частицы могут отделяться с поверхности минерала.

Основная задача изобретения, заключается в повышении эффективности извлечения тонких минеральных частиц, путем использования технологии омагничивания магнитным коллоидом с последующим выделением ценного компонента магнитными методами.

Достигается это тем, что в способе сепарации минеральных частиц, содержащих ценный компонент включающий диспергирование исходного сырья в водной среде, смешивание полученной пульпы с дисперсией, содержащей коллоидные магнитные частицы, обработку полученной смеси в магнитном поле для извлечения концентрата ценного компонента, предварительно осуществляют стабилизацию дисперсии магнитных частиц обработкой в водной среде реагентами обобщенной формулой A1-R-A2, где R - углеводородный радикал выбранный из ряда С₃-C₁₈, группа A1 -COOH или CONOH, A2 -ОН или СН(ОН) или обработкой в среде жидкого углеводорода реагентами обобщенной формулой A1-R, где R - углеводородный радикал выбранный из ряда С₃-C₁₈, А1-СООН или CONOH, после стабилизации дисперсию обрабатывают функционализирующим реагентом и смешивают с пульпой исходного сырья, содержащий ценный компонент, а извлечение из смеси минеральных частиц концентрата ценного компонента и магнитных частиц осуществляют осаждением в гравитационном поле, в виде магнитных флоккул при напряженности поля в интервале 80-880 кА/м или на магнитных сепараторах, в виде магнитных флоккул при напряженности поля в интервале 32-800 кА/м.

Для обработки дисперсии магнитных частиц в водной среде используют функционализирующий реагент обобщенной формулой A3-R-А4, где R - углеводородный радикал выбранный из ряда С₃-C₁₈, A3-СООН или CONOH, a A4-SH или OCS(SH)

Для обработки дисперсии магнитных частиц в среде жидкого углеводорода используют функционализирующий реагент обобщенной формулы A4-R, где R - углеводородный радикал выбранный из ряда С₃-C₁₈, группа A4-SH или OCS(SH).

Обработку полученной смеси осуществляют в пористой матрице, в магнитном поле, с осаждением магнитных флокул на носителях, а немагнитные частицы удаляют потоком воды.

Для интенсификации процесса флокуляции в смесь добавляют суспензию магнетита в количестве 0,1-10% от массы сырья.

Напряженность магнитного поля выбирают в пределах от 720-880 кА/м.

В качестве носителей используют железную дробь 3-6 мм.

В качестве носителей используют стальную шерсть.

Сущность предложенного способа заключается в том, что минеральные частицы (крупностью 0.n-n*10 мкм) т.е. (0,1-90 мкм) подвергаются перемешиванию с магнитными коллоидами. В результате перемешивания коллоиды налипают па поверхность минерала, которые могут быть выделены при помощи магнитных методов обогащения. Процесс преобразования поверхностных свойств минеральных частиц в магнитные свойства, проводится с использованием, в качестве носителя, магнитного коллоида, который способен селективно закрепляться на частицах ценных минералов. Это позволяет повысить извлечение металла в концентрат и снизить извлечение в хвосты.

Для получения дисперсии, содержащей коллоиды магнетита, используют функционализирующие и стабилизирующие реагенты. Их выбор зависит от типа руды, т.е. выбираются реагенты группы которых, активны по отношению к ценному минералу.

Возможность практического применения нового метода выделения минеральных частиц на реальной руде проверена на убогой по содержанию золота руде (золотоносное месторождение кор выветривания).

Руда малосульфидная, содержание золота, по данным пробирного анализа, 2,8 г/т. Преобладающая крупность золотин - менее 0,044 мм. Наиболее распространенные рудные минералы в пробе являются, пирит и арсенопирит.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходную золотосодержащую руду измельчают до содержания 70-85% класса 0,1-0,15 мм при отношении Т:Ж=2:1. Полученную пульпу смешивают с магнитными коллоидами. Полученный продукт отделяется с помощью магнитных методов обогащения. Эффективность обогащения оценивалась показателями извлечение металла в концентрат (Е, %) и содержанием металла в хвостах (β_хв, %). Влияние формы коллоидов магнетита на технологические показатели представлены в таблице 1.

Пример 1

Исходную золотосодержащую руду измельчают до содержания 70-85% класса 0,1-0,15 мм при отношении Т:Ж=2:1. Полученную пульпу смешивают с коллоидами магнетита предварительно приготовленные в форме стабилизированного и функционализированного водного магнитного коллоида. Магнитные коллоидные частицы (размером, например, 5-50 нм) стабилизируются раствором белка содержащим фрагменты состава A1-R-A2, где R - С₉, группа А1 - СООН, группа А2 - ОН, в водном растворе. Стабилизированный коллоид обрабатывается ксантогенатом (C₄H₉OS₂K) содержащим фрагменты состава A3-R-A4, где R - С₄, группа A3 - СООН, а группа А4 - SH, содержащим функциональные группы, активные по отношению к ценному минералу. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Пример 2

Способ осуществляется как в примере 1, отличием является то, что в данном опыте коллоиды магнетита подаются в форме эмульгированного в воде магнитного коллоидного раствора в аполярных жидкостях. Стабилизированный коллоидный раствор магнетита в керосине эмульгируется в воде с добавлением ксантогената (C₄H₉OS₂K) содержащим фрагменты состава А4 - R, где R - C₄, а группа А4 - SH, и стабилизирующего реагента, в качестве которого удобно использовать алифатические спирты (C₄H₉OH) содержащим фрагменты состава A2-R, где R - С4, группа А2-ОН, все смешивается, эмульсия образуется за счет обычного встряхивания смеси. Выделение ценного компонента осуществляется магнитными методами обогащения. Результаты исследования представлены в таблице 3.

Пример 3

Исходную золотосодержащую руду с содержанием 70-85% класса 0,01 мм. смешивают с коллоидами магнетита предварительно приготовленные в форме стабилизированного и функционализированного водного магнитного коллоида или в форме эмульгированного в воде магнитного коллоидного раствора в аполярных жидкостях. Выделение ценного компонента осуществляется на высокоградиентных сепараторах. В качестве носителя магнитных частиц используется стальная шерсть. Результаты исследования представлены в таблице 2, 3.

Пример 4

Способ осуществляется как в примере 1, отличием является то, что выделение ценного компонента осуществляется магнитной флокуляцией, а для интенсификации процесса добавляется суспензия Fe₃O₄ в количестве 0,1-10% от массы сырья. Отделение магнитных флоккул осуществляется осаждением в гравитационном поле при напряженности поля в интервале 80-880 кА/м или на сепараторах в виде магнитных флоккул при напряженности поля в интервале 32-800 кА/м, табл.2, 3.

Результаты исследования представлены в таблице 5.

Пример 5

Способ осуществляется как в примере 2, отличием является то, что в данном опыте в качестве извлекаемого ценного компонента служит Cu. Исходную руду измельчают до содержания 70-85% класса 0,1-0,15 мм при отношении Т:Ж=2:1. Полученную пульпу смешивают с коллоидами магнетита предварительно приготовленные в форме эмульгированного в воде магнитного коллоидного раствора в аполярных жидкостях. Стабилизированный коллоидный раствор магнетита в керосине эмульгируется в воде с добавлением ксантогената (C₄H₉OS₂K) содержащим фрагменты состава А4 - R, где R - С₄, а группа А4 - SH, и стабилизирующего реагента, в качестве которого удобно использовать олеиновую кислоту (С₁₇Н₃₃СООН) содержащим фрагменты состава A2-R, где R - С₁₇, группа А2-СООН, все смешивается, эмульсия образуется за счет обычного встряхивания смеси. Выделение ценного компонента осуществляется магнитными методами обогащения. Результаты исследования представлены в таблице 4.

Предложенный способ позволит сократить потери золота при переработке руд и вовлечь в производство тонковкрапленные руды, руды кор выветривания, руды с упорным золотом, техногенные образования.

Вместо применяемых реагентов могут быть использованы любые их аналоги, применение которых при современном состоянии уровня техники и технологии позволяет снизить себестоимость обогащения.

Таблица 1 Влияние формы коллоидов магнетита на технологические показатели Параметры Значения E, % β_хв, % Форма коллоидов Fe₃O₄ В форме стабилизированного и функционализированного водного магнитного коллоида; 83,81 0,75 В форме эмульгированного в воде магнитного коллоидного раствора в аполярных жидкостях. 80,10 0,98

Таблица 2 Влияние методов извлечения ценного компонента при подаче частиц в форме стабилизированного и функционализированного водного магнитного коллоида на технологические показатели Параметры Значения   E, % β_хн, % Осаждением в гравитационном поле 69,96 0,93 На магнитном сепараторе с напряженностью 320 кА/м 74,04 0,85 На высокоградиентных сепараторах 84,49 0,73 На высокоградиентных сепараторах:     - Напряженность магнитного поля, кА/м     720 78,54 0,86 800 81,63 0,80 880 83,73 0,76 - Носитель     Дробь 3 мм 85,84 0,69 Дробь 6 мм 84,39 0,73 Стальная шерсть марки 00 86,90 0,61 Стальная шерсть марки 0 86,27 0,63

Таблица 3 Влияние методов извлечения ценного компонента при подаче частиц в форме эмульгированного в воде магнитного коллоидного раствора в аполярных жидкостях на технологические показатели Параметры Значения E, % β_хв, % Осаждением в гравитационном поле 69,20 0,95 На магнитном сепараторе с напряженностью 120 кА/м 72,85 0,88 На высокоградиентных сепараторах 100,00 0,00 На высокоградиентных сепараторах:     - Напряженность магнитного поля, кА/м     440 75,65 0,95 640 80,58 0,84 880 83,73 0,76 - Носитель     Дробь 3 мм 85,05 0,71 Дробь 6 мм 83,73 0,76 Стальная шерсть марки 00 86,53 0,64 Стальная шерсть марки 0 85,39 0,68

Таблица 4 Влияние методов извлечения ценного компонента при подаче частиц в форме эмульгироваипого в воде магнитного коллоидного раствора в аполярных жидкостях на технологические показатели Параметры Значения Е,% β_хв, % Осаждением в гравитационном поле 47,55 3,1 На магнитном сепараторе с напряженностью 120 Ка/м 60,94 2,5 На высокоградиентных сепараторах в пористой матрице 71,59 1,8 На высокоградиентных сепараторах в пористой матрице:     - Напряженность магнитного поля, кА/м     440 65,21 2,2 640 68,61 2 880 70,10 1,9 - Носитель     Дробь 3 мм 67,98 2 Дробь 6 мм 63,3 2,3 Стальная шерсть марки 00 71,69 1,7 Стальная шерсть марки 0 74,50 1,65

Таблица 5 Влияние суспензии магнетита на технологические показатели Параметры Значения Е, % βхв, % Суспензия магнетита, % от массы сырья 0,1 77,86 0,69 3 86,02 0,45 10 91,56 0,28

Изобретение относится к способу сепарации минеральных частиц, содержащих ценный компонент. Способ включает смешивание водной пульпы исходного сырья с дисперсией, содержащей коллоидные магнитные частицы, и обработку полученной смеси в магнитном поле для извлечения концентрата ценного компонента. При этом предварительно осуществляют стабилизацию дисперсии магнитных частиц обработкой в водной среде реагентами с обобщенной формулой A1-R-A2, где R - углеводородный радикал, выбранный из ряда С₃-C₁₈, группа А1 - СООН или CONOH, A2 - OH или СН(ОН), или обработкой в среде жидкого углеводорода реагентами с обобщенной формулой A1-R, где R - углеводородный радикал, выбранный из ряда С₃-С₁₈, группа А1 - СООН или CONOH. После стабилизации дисперсию обрабатывают функционализирующим реагентом и смешивают с пульпой исходного сырья. Извлечение концентрата ценного компонента и магнитных частиц осуществляют осаждением в гравитационном поле в виде магнитных флокул при напряженности поля в интервале 80-880 кА/м или на магнитных сепараторах в виде магнитных флокул при напряженности поля в интервале 32-800 кА/м. Технический результат заключается в повышении эффективности извлечения тонких минеральных частиц путем использования технологии омагничивания магнитным коллоидом с последующим выделением ценного компонента магнитными методами. 7 з.п. ф-лы, 5 табл., 5 пр.

1. Способ сепарации минеральных частиц, содержащих ценный компонент, включающий диспергирование исходного сырья в водной среде, смешивание полученной пульпы с дисперсией, содержащей коллоидные магнитные частицы, обработку полученной смеси в магнитном поле для извлечения концентрата ценного компонента, отличающийся тем, что предварительно осуществляют стабилизацию дисперсии магнитных частиц обработкой в водной среде реагентами с обобщенной формулой A1-R-A2, где R - углеводородный радикал, выбранный из ряда С₃-С₁₈, группа А1 - COOH или CONOH, A2 - ОН или СН(ОН), или обработкой в среде жидкого углеводорода реагентами обобщенной формулой A1-R, где R - углеводородный радикал, выбранный из ряда С₃-C₁₈, группа А1 - СООН или CONOH, после стабилизации дисперсию обрабатывают функционализирующим реагентом и смешивают с пульпой исходного сырья, содержащей ценный компонент, а извлечение из смеси минеральных частиц концентрата ценного компонента и магнитных частиц осуществляют осаждением в гравитационном поле в виде магнитных флокул при напряженности поля в интервале 80-880 кА/м или на магнитных сепараторах в виде магнитных флокул при напряженности поля в интервале 32-800 КА/м.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обработки дисперсии магнитных частиц в водной среде используют функционализирующий реагент обобщенной формулой A3-R-A4, где R - углеводородный радикал, выбранный из ряда С₃-C₁₈, группа A3 - выбрана из числа групп СООН или CONOH, a группа А4 - из числа групп SH или OCS(SH).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обработки дисперсии магнитных частиц в среде жидкого углеводорода используют функционализирующий реагент обобщенной формулы A4-R, где R - углеводородный радикал, выбранный из ряда С₃-C₁₈, а группа А4 - выбрана из числа групп SH или OCS(SH).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку полученной смеси осуществляют в пористой матрице в магнитном поле с осаждением магнитных флокул на носителях, а немагнитные частицы удаляют потоком воды.

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что для интенсификации процесса флокуляции в смесь добавляют суспензию магнетита в количестве 0,1-10% от массы сырья.

6. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что напряженность магнитного поля выбирают в пределах от 720-880 кА/м.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве носителей используют железную дробь 3-6 мм.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве носителей используют стальную шерсть.